1.6 材料与环境

材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。在历史上，材料曾被作为社会文明进化的标志，如将历史时期划分为石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代，直至现代的高分子时代，等等。其中，材料既是一个独立的领域，又与几乎所有的其他新兴产业密切相关。在大量消耗有限矿产资源的同时，材料的生产和使用也给人类赖以生存的生态环境带来严重的负担。

从资源和环境的角度分析，材料的提取、制备、生产、使用和废弃过程是一个典型的资源消耗和环境污染过程。也就是说，材料一方面推动着人类社会的物质文明，而一方面又消耗大量的资源和能源，同时在生产、使用和废弃过程中向环境排出大量污染物，恶化人类赖以生从的空间。21世纪是可持续发展的世纪，社会、经济的可持续发展要求以自然资源为基础，与环境承载能力相协调。研究材料与环境的关系，实现材料的可持续发展，是历史发展的必然，也是材料科学的一种进步。材料产业可持续发展的方向主要是将传统的高投入、高消耗、高污染通过技术革新和改造，转变成为低投入、低消耗、低污染的材料生产和使用过程，最终走向可持续发展。具体说是用资源节约型产品代替资源消耗型产品；用环境协调型工艺替换环境损害型工艺；采用技术先进的生产过程，淘汰技术落后的生产过程；采用现代的科学管理和经营方式代替粗放的经验管理方式等。

工程材料造成的污染是多方面的，材料的使用不当，设计建筑物时缺乏对生态环境的考虑，这些均可能对人类居住环境产生不良影响。例如，目前使用的装饰装修材料中有许多散发出甲醛以及烷烃、芳烃、卤代烃等有机物，对人体健康有害；有的建筑材料会放出天然放射物质——氡，它有致癌作用；在城市内大量混凝土建筑群集中的地方因空调装置排放出来的热量而产生热岛效应。

工程材料和建筑工程造成的环境问题主要有以下几个方面：

（1）大气污染。建筑工业是仅次于电力工业的全国第二位大量燃烧煤、油、燃气排放出CO₂、SO₂、SO₃、H₂S、NO₂、CO等气体的工业。在水泥、石棉等建筑材料生产和运输过程中产生大量粉尘。化学建材中塑料的添加剂、助剂的挥发，涂料中溶剂的挥发，黏结剂中有毒物质的挥发等都给大气带来各种污染。

（2）建筑垃圾。根据北京市有关统计，施工中的“剩余混凝土”为总混凝土量的0.8%。北京市每年要用约200万m³的混凝土，就有1.6万m³浪费，相伴的废水也对环境造成污染。还有废建筑玻璃纤维、陶瓷废渣、金属、石棉、石膏、装饰装修中的塑料、化纤边料等，都需要再生利用。

（3）废水污染。建筑工地废水（混凝土搅拌地）碱性偏高，pH=12～13，还夹杂有害的可溶性混凝土外加剂。水泥厂及有关化学建材生产企业，超标废水大量排放，还有窑灰和废渣乱堆或倒入江河，造成水体污染。

（4）可耕土地大量减少。每生产1亿块黏土砖，就要用去1.3万m³土壤，对像我国这样的人口众多、人均土地偏少的国家是很严重的资源浪费。

此外，建材及建筑工业还会带来噪声污染、光污染及光化学污染、放射性污染等。

在充分关注地球环境问题的今天，上述的环境影响将对建材和建筑工程提出新的要求。随着我国经济建设的发展，对建材的要求还在增加。重视建材对环境的影响，充分考虑建筑材料与地球环境的协调性，发展生态建材，倡导绿色建筑，是今后建材和建筑工业的主要方向。